Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Cet accélérateur utilisera 808 cavités supraconductrices RF (1,3 GHz) groupées, au sein d’un cryomodule de 12 m de long, en trains de huit cavités suivies d’un quadripôle et d’un moniteur de position, refroidis à l’Hélium liquide à 2K. Les 101 cryomodules identiques de l’accélérateur seront intégrés à Saclay sous la responsabilité du CEA par l’opérateur industriel Alsyom sur le plateau technique d’assemblage appelé ‘Village XFEL’. Les cavités supraconductrices en Niobium massif étant très sensibles à la contamination particulaire de surface, les éléments du train sont assemblés en salle blanche de classe ISO4 (moins de 1000 particules de 0.3 µm par mètre cube) en suivant des procédures très strictes de nettoyage par pistolet d’azote ionisé, d’assemblage et de techniques du vide (taux de fuite toléré inférieur à 10-10 hPa.l/s) poussées. Outre les aspects financiers et calendaires, le défi technique majeur réside dans la capacité d’intégrer le train de cavités en réalisant les 25 connections étanches tout en préservant les surfaces RF des cavités et des coupleurs de puissance de toute contamination. La démonstration de cette capacité a été faite par l’équipe du CEA [2] avec le premier module de préséries XM-3 dont les performances RF sont inégalées à ce jour : dans l’absolu avec 3 cavités RF atteignant 38 MV/m à 41 MV/m, et en relatif avec gain accélérateur total de 232 MV préservant les performances individuelles des cavités avant leur intégration. Ce cryomodule est donc qualifié et pourrait ainsi servir d’injecteur du faisceau d’électrons dès 2014.

[1] E-XFEL signifie ‘European X-ray Free Electron Laser’: le processus Laser est celui de “l’émission spontanée auto-amplifiée” provoquée par des paquets d’électrons de haute énergie (17,5 GeV) et de compacité spatiale extrême, se divisant en micro-paquets sur les nœuds du rayonnement monochromatique colinéaire crée à travers des onduleurs magnétiques, et ainsi rayonnant de façon cohérente comme une série de charges macroscopiques.

[2] L’équipe CEA d’intégration des cryomodules XFEL est composée de Stéphane Berry, Cyril Boulch, Yves Gasser, Christophe Servouin, Thierry Vacher et Bernard Visentin pour l’intégration en salles blanches, d’Alain Brasseur, Jean-Pierre Charrier, Michel Fontaine, Yannick Le Noah, Catherine Madec, Gilles Monnereau, Jean-Luc Perrin, Dominique Roudier, Yannick Sauce et Claire Simon pour l’intégration hors salle blanche, et d’Alain Cataldi, Patrice Charon, Christelle Cloué, Pascal Contrepois, Nathalie Grouas, Olivier Napoly et Thierry Trublet pour la coordination projet, infrastructure, qualité et industrialisation.

Contact : Olivier Napoly